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Gegenstand der Erfindung
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In der Veröffentlichung WO 93/05307 vom
2. September 1992 wird eine Mutter mit automatischer Selbstsicherung
zum Schrauben auf eine Welle mit gerilltem Gewinde beschrieben.
Die betreffende Mutter umfasst ein Sicherungselement mit Rillen
am Innendurchmesser, das zur Verriegelung der auf der Welle drehenden
Mutter dient. Dieses Sicherungselement ist in der Mutter eingeschlossen
und kann sich axial in dieser Einschließung zwischen einer ersten und
zweiten Sicherungsposition bewegen. Dieses Sicherungselement setzt
sich aus mehreren gerillten Abschnitten zusammen, die durch einen
elastischen kreisförmigen
Ring miteinander verbunden sind.
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In der oben erwähnten Veröffentlichung wird eine erste
Ausführung
beschrieben. Bei dieser ersten Ausführung werden die Rillen der
Abschnitte des Sicherungselementes durch eine radiale Bewegung aus
dem Eingriff der Rillen der welle befreit. Bei einer zweiten Ausführung kann
die Befreiung aus dem Eingriff der Rillen der Welle auch durch die
Drehung der Abschnitte des Sicherungselementes um geometrische Achsen,
die lotrecht verlaufen und die Mitte des geraden Abschnitts des
elastischen Ringes, mit dem die einzelnen Abschnitte miteinander
verbunden sind, durchqueren, erzielt werden.
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich in der Hauptsache auf die Verbesserung der zweiten Ausführung, die
in der oben erwähnten
Veröffentlichung beschrieben
wird.
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Technischer Hintergrund
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Es sind bereits zahlreiche Arten
von selbstsichernden Muttern bekannt. Das klassische Beispiel ist
die gerändelte
Mutter mit Stift in einem Loch in einer Welle, auf die diese Mutter
geschraubt ist, wobei der Stift zum einen in die Wellenöffnung und
zum anderen in zwei Scharten der betreffenden Mutter hineinragt.
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Diese besondere Mutterausführung weist bestimmte
strukturbedingte Nachteile auf, in erster Linie eine unzureichende
Widerstandsfähigkeit, schlechte
Vibrationsbeständigkeit
und begrenzten Wirkungsgrad.
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Diese Mutternausführung wurde durch ein Sicherungselement
in die selbstsicherende Mutter perfektioniert. Sie wird im Besonderen
in den Unterlagen FR-A-2 358 581 und US-A-4 328 720 beschrieben.
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In der Unterlage EP-0 102 898 wird
ein spezielles Beispiel einer automatischen selbstsichernden Mutter,
die auf einer Welle verriegelt wird und ein sicherndes Teil umfasst,
beschrieben.
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In dieser Unterlage sieht das Sicherungselement
aus wie ein Gewindering, der in der Mutter, mit dem es gegen Mitdrehen
gesichert ist, eingeschlossen ist. Dieser Ring ist entlang seines
Innengewindes gerillt. Diese Rillen greifen in die Zusatzrillen
der Welle, wenn das Gewinde des Ringes und der Mutter miteinander übereinstimmen.
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Der Wirkungsgrad einer derartigen
Mutter kann jedoch unter der Einwirkung von Schwingungen beeinträchtigt werden.
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Die Unterlage FR-A-2 321 625 handelt
von einer Mutternsicherung, die sich in der Hauptsache aus einem
innen gerillten Ring und einem offenen O-Ring in einer Kehle an
der Außenseite
des betreffende Ringes zusammensetzt. Es ist zu bemerken, dass dieser
Ring zum einen aus einem Stück
ist und zum anderen als Sicherungsring in besagter selbstsichernden
Mutter fungiert.
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In der Unterlage GB-A-547 624 ist
die Rede von der Möglichkeit
einer Sicherung durch den Andruck des Gewindes der Mutter auf das
Gewinde der Welle. Dieser Andruck wird durch eine offene torische
O-Ringfeder erzielt, die radial den hinteren festen Mutternmantel,
der durch radial ausgefräste
Ränder
teilweise geschmeidig geworden ist, komprimiert. Es ist ebenfalls
festzustellen, dass die durch Ausfräsungen der Mutter erreichte
Einteilung in Abschnitte fester Bestandteil der Mutter geworden
ist. Andererseits ist die erreichte Sicherung der Mutter begrenzt und
stützt
sich ausschließlich
auf das Reibungsvermögen
des Gewindes der Mutter im Verhältnis
zum Gewinde der Schraube.
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In der Unterlage US-830,787 wird
eine Mutter beschrieben, die an ihrer Hinterseite eine Ausstülpung mit
viereckigem Außenprofil
aufweist. Diese Ausstülpung
kann mit einem speziellen geschlossenen Schlüssel bearbeitet werden. Der
Schlüssel weist
darüber
hinaus den Innenausschnitt eines viereckigen Profils mit den gleichen
Abmessungen wie die Mutter auf. Eine weitere Besonderheit der betreffenden
Mutter besteht darin, dass die Mutter in der Mitte einer ihrer viereckigen
Profilflächen
eine Sperrklinke auf der in der Mutter eingelassenen Welle aufweist.
Diese Sperrklinke, auf die eine zylinderförmige Feder Druck ausübt, rastet
sich in die einzige Rille im Schraubengewinde ein. Besagter Schlüssel weist
ein spezielles Maul auf, das beim Einrasten in die Mutter die Klinke
an ihrer Drehachse kippt und auf diese Weise die Rille der Schraube
freisetzt, so dass die Klinke sich auf der Schraube hin- und herbewegen lässt.
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Die Nachteile einer derartigen Mutternausführung liegen
auf der Hand. Zum einen ist ein spezielles Werkzeug erforderlich,
zum anderen kann die Mutter nur alle 360°, also nach jeder vollständigen Drehung,
verriegelt werden.
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In der Unterlage US-1,414,761 wird
eine ähnliche
Mutter wie die vorher beschriebene dargestellt. Diese Mutter umfasst
ebenfalls nur eine einzige Sperrklinke, unterscheidet sich jedoch
von der weiter oben beschriebenen Mutter:
- – durch
ihre sechseckige äußere Form
- – durch
die Notwendigkeit eines verstellbaren Einmaulschlüssels mit
quer liegender Rolle, mit dem die Sperrklinke gekippt wird;
- – durch
die Möglichkeit
der Einfräsung
weiterer Rillen in die Schraube, um die Zahl der Verriegelungspositionen
innerhalb der Mutterdrehung von 360° zu erhöhen.
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Es ist festzustellen, dass diese
Mutter auch nur eine Sperrklinke aufweist und übrigens nur eine Sperrklinke
aufweisen kann, dass aufgrund der Konzeption des Werkzeuges, ein
verstellbarer Einmaulschlüssel,
das für
diese Mutter erforderlich ist, die Zahl der Verriegelungspositionen
innerhalb einer Mutterndrehung immer noch auf die Zahl der Schraubenrillen
beschränkt
ist. Zudem ist aufgrund der obligatorischen Benutzung eines verstellbaren
Einmaulschlüssels
die Anwendung einer derartigen Mutter auf solche Stellen beschränkt, wo
ausreichend seitlicher Zugang zur Mutter gewährleistet ist. Dies ist jedoch
leider nicht der Fall bei den meisten geläufigen mechanischen Anwendungen.
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In der Unterlage EP-0 608 246 B1
wird schlussendlich eine Mutter mit automatischer Selbstsicherung
beschrieben, die auf einen Stab mit gerilltem Gewinde geschraubt
wird. Besagte Mutter umfasst ein Sicherungselement mit Rillen an
seinem Innendurchmesser. Das Sicherungselement dient zur Sicherung
der Mutter während
ihrer Drehung auf dem Gewindestab, ist in der Mutter eingeschlossen
und bewegt sich axial im Innern dieser Mutter zwischen einer ersten
Sicherungsposition und einer zweiten Sicherungsposition, die sich
dadurch kennzeichnet, dass das Sicherungselement aus mehreren Abschnitten
eines gerillten Ringes besteht.
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Die einzelnen Abschnitte sind durch
einen elastischen Ring miteinander verbunden. Die Verriegelungsposition
entspricht der Position, in der die Rillen eines jeden Abschnitts
des Sicherungselementes perfekt in die zusätzlichen Rillen im Gewinde
des Gewindestabes greifen und in der die Rillen jedes Abschnitts
des Sicherungselementes sich vollkommen aus den Rillen im Gewinde
lösen.
In dem Patent wird darauf hingewiesen, dass in einer ersten Ausführung die
Lösung
der Rillen des Sicherungselementes aus dem Eingriff in die Rillen
des Gewindestabes durch eine radiale Bewegung der Abschnitte des
Sicherungselementes erreicht wird, und dass in einer zweiten Ausführung dieser
Effekt ebenfalls durch die Drehung der Abschnitte des Sicherungselementes
rund um die geometrischen Achsen, die lotrecht sowie durch die Mitte
des geraden Abschnitts des elastischen Verbindungsrings der einzelnen
Segmente verlaufen, erreicht werden kann. Wenngleich die zweite
Ausführung
perfekt funktionell ist, ist es in der Praxis so, dass die Drehung
jedes einzelnen Abschnitts im Raum dazu führt, dass alle Abschnitte bei ihrer
Entfaltung einen bedeutenden Raum einnehmen. Da die Entfaltung in
einer Einschließung
im hinteren Abschnitt der eigentlichen Mutter zu erfolgen hat, müssen die
Abmessungen der Mutter dementsprechend ausgeführt werden. Das Ergebnis ist
eine ungewöhnlich
große
Mutter im vergleich zu einer herkömmlichen Mutter mit gleichem
Gewinde. Ein zweiter Nachteil ist das viel zu hohe Gesamtgewicht
der betreffenden Mutter.
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Ziele der
Erfindung
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Mit der vorliegenden Erfindung soll
nicht allein eine perfektionierte Mutter, die sicher und wirksam
an einem Gewindestab gesichert werden kann, die nicht die Nachteile
herkömmlicher,
handelsüblicher
Muttern aufweist, und deren Sicherung automatisch und mikrometrisch
genau ist, geboten werden, sondern auch die Leistung der zweiten Ausführung der
in der Unterlage WO 93/05307 beschriebenen Erfindung verbessert
werden.
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Mit der vorliegenden Erfindung soll
vor allem auch eine perfektionierte Mutter für Anwendungen mit starken Vibrationen
und vor allem mit äußerst hohen
Drehzahlen entwickelt werden. Die Mutter laut der hier behandelten
Erfindung neigt sogar dazu, die Vibrationen, denen sie ausgesetzt
ist, zu dämpfen und
mit zunehmender Geschwindigkeit sich fester zu verriegeln, weil
die Sicherungselemente durch adäquate
Verteilung ihrer Masse gegenüber
ihrer Drehachse nicht im Gleichgewicht sind, so dass bei drehenden
Anwendungen infolge der Zentrifugalkraft eine Radialkraft auf ein
jedes der Abschnitte in die Verriegelungsrichtung wirkt. Diese Radialkraft
ist umso höher,
je höher
die Drehzahl ist.
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Wichtigste
charakteristische Elemente der Erfindung
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Die Erfindung weist die in Patentanspruch
1 beschriebenen Kennzeichen und Merkmale auf.
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1. Weitere
Kennzeichen und Eigenschaften
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Es wird erwogen, dass der Entfaltung
aller Abschnitte in einem bedeutenden Umfang, die in der Veröffentlichung
WO 93/05307 beschrieben wird, einfach entgegengewirkt werden kann,
indem die beiden nachstehenden Klauseln angewandt werden: zum einen
wird an jedem Abschnitt die Zahl der Zähne auf das strikt Notwendige,
vor allem auf einen einzigen Zahn, reduziert, wobei gleichzeitig
der Winkel des Segmentbogens im gleichen Verhältnis reduziert wird. Zum anderen
erfolgt die Drehung der Segmente nicht mehr um virtuelle Achsen,
sondern um echte Achsen, z. B. um Drehpunkte, die mit der Mutter
fest verbunden sind und durch eine entsprechende Öffnung ungehindert
das ihnen entsprechende Segment durchlaufen, oder z. B. um Kanten,
welche durch die Verbindung von zwei Flächen gebildet werden, wie der
Waagebalken an der Schneide.
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Auf diese können die einzelnen Segmente sich
unabhängig
voneinander rund um echte Achsen bewegen und sind außerdem mit
einer Öffnung
versehen, in die ein elastischer Ring oder ein geschlossener O-Ring
eingelegt wird, der ständig
auf die Sicherungen radial einwirkt, indem er den Zahn des Sicherungselementes
in die ihm zugeordnete Vertiefung in den Rillen des Gewindestabes
fest hineinpresst. Dieser elastische Ring bzw. geschlossene O-Ring wird in einer
kreisförmigen
Rille in einem kegelstumpfen Abschnitt des hinteren äußeren Teils
der Mutter vorgespannt und schmiegt sich gleichzeitig beim Passieren
jeder der in die Mutter eingelassenen radialen Rillen an die Öffnung jedes
Sicherungselementes an.
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Außerdem überragen die Klauen der Sicherungselemente,
die einen Zahn weniger aufweisen, leicht das sechseckige Außenprofil
oder jedes andere Profil der Mutter, vorzugsweise, im vorliegenden Fall,
an den Scheitelpunkten des Sechsecks.
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Es sei darauf hingewiesen, dass das
Außenprofil
der Mutter auch eine andere Form als ein Sechseck aufweisen kann
und das Außenprofil
sich perfekt mit dem obligatorisch geschlossenen Innenprofil des
Montagewerkzeuges deckt.
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Infolgedessen greift das Montagewerkzeug beim
Ansetzen an die Schraube unweigerlich in jede Klaue des Segmentes,
die über
den Scheitelpunkt des sechseckigen oder andersförmigen Profil der Mutter hinausragt,
so dass jedes der Segmente sich um die eigene Achse dreht. Dies
führt dazu,
dass zum einen jede Klaue im sechseckigen oder andersförmigen Außenprofil
der Mutter beseitigt wird und das Werkzeug wegen der Reaktion der
Ringfeder mehr oder weniger ungehindert an der Mutter einrastet,
und zum anderen der Zahn radial aufsteigt, so dass die Mutter ungehindert
in das Gewinde eines Gewindestabes eingreifen kann.
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Weil das umgekehrte kinematische
Phänomen
darin besteht, dass das Werkzeug sich von der Mutter löst, hebt
die Mutter nach ihrer Montage auf dem Gewindestab etwas die vom
Werkzeug hervorgerufene Spannung auf und lässt die Sicherungsteile ungehindert
unter der Wirkung der Radialkraft des geschlossenen O-Ringes um
ihre eigene Achse drehen, wobei sie jedes der Segmente in den ihm
zugeordneten Zahn in der Vertiefung in der den Segmenten gegenüberliegenden
Rillen des Gewindestabes hineinzwängt.
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Obwohl die Seitenflächen des
einzigen Zahnes an jedem der Segmente geneigt sein können, ziehen
wir im Hinblick auf eine feste Sicherung gerade Seitenflächen vor,
die sich perfekt in die Vertiefungen, die die gleiche Form wie die
Rillen des Gewindestabes aufweisen, einschmiegen.
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Eine zweite bevorzugte Ausführung der
vorliegenden Erfindung, die hier ebenfalls beschrieben wird, besteht
darin, die Rillen des Gewindestabes im Innern einer Bohrung im Gewindestab
vorzusehen.
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Ebenfalls beschrieben wird eine dritte
bevorzugte Ausführung
der vorliegenden Erfindung, die darin besteht, zum einen die erforderlichen
Drehpunkte, die durch jedes Sicherungselement verlaufen, durch starre
Kanten zu ersetzen, wobei diese Kanten durch den Querschnitt von
zwei Flächen
gebildet werden und um diese Kanten die Sicherungselemente drehen,
und zum anderen eine Mutter zu bilden, die in gleich welchem Winkel
der Schraube dem Benutzer die Garantie bietet, stets sicher verriegelt zu
sein.
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Kurze Beschreibung
der Abbildungen
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Die vorliegende Erfindung lässt sich
anhand der folgenden Beschreibung, die zur Veranschaulichung dient und
sich auf die beiliegenden Abbildungen bezieht, besser verstehen.
Es handelt sich hierbei um folgendes:
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1:
Vorderseitenansicht des Gewindestabes gemäß der 2.
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2:
Seitenansicht des Gewindestabes im Halbquerschnitt und in der Halbansicht
entlang der Linie I-I der 1.
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3:
Vorderseitenansicht der Mutter gemäß der ersten Ausführungsform.
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4:
Seitenansicht der Mutter gemäß ihrer
ersten Ausführungsform
im Halbquerschnitt und in der Halbansicht entlang der Linie II-II
der 3.
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5:
Perspektivische Seitenansicht der Mutter gemäß ihrer ersten Ausführungsform
im Halbquerschnitt in der Halbansicht.
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6:
Vorderseitenansicht des geschlossenen O-Ringes
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7:
Querschnitt des Gewindestabes und der Mutter in entsicherter Stellung
in der ersten Ausführung
und entlang der Linie III-III der 8.
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8:
Perspektivische Seitenansicht im Halbquerschnitt u. in der Halbansicht
des Gewindestabes, der Mutter in entsicherter Stellung und Querschnitt
der Klemmhülse
gemäß der ersten
Ausführungsform.
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9:
Vergrößerte Ansicht
einer Schnittstelle: Zahn mit gerilltem Eingriffsprofil des Gewindestabes
in entsicherter Position.
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10:
Querschnitt des Gewindestabes und der Mutter in entsicherter Position
gemäß der ersten
Ausführungform
und entlang der Linie IV-IV der 8.
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11:
Vorderseitenansicht des Gewindestabes und der Mutter in gesicherter
Position gemäß der ersten
Ausführungsform.
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12:
Seitenansicht, Halbquerschnitt und Halbansicht des Gewindestabes
und der Mutter in gesicherter Position gemäß der ersten Ausführungsform.
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13:
Querschnitt des Gewindestabes und der Mutter in gesicherter Stellung
gemäß der ersten
Ausführungsform
entlang der Linie V-V der 12
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14:
Vergrößerte Ansicht
einer Schnittstelle: Zahn mit Rilleneingriffsprofil des Gewindestabes
in verriegelter Position
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15:
Querschnitt des Gewindestabes und der Mutter in verriegelter Position
gemäß der ersten
Ausführungsform
entlang der Linie V-V der 12 in
einem Beispiel, bei dem die Zahl der Vertiefungen der Rillen des
Gewindestabes kein Vielfaches der Zahl der Segmente ist.
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Die 16, 17 und 18 sind vergrößerte Ansichten einer der Schnittstellen:
Zahn des Segmentes mit Eingriffsrillenprofil des Gewindestabes.
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19:
Vorderseitenansicht des Gewindestabes gemäß der 20.
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20:
Seitenansicht des Gewindestabes in der Halbansicht/im Halbquerschnitt
entlang der Linie VI-VI der 19.
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21:
Vorderseitenansicht der Mutter gemäß der zweiten Ausführungsform.
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22:
Seitenansicht der Mutter gemäß der zweiten
Ausführungsform,
Halbansicht und Halbquerschnitt entlang der Linie VII-VII der 21.
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23:
Perspektivische Seitenansicht der Mutter gemäß der zweiten Ausführungsform
in der Halbansicht und im Halbquerschnitt
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24:
Vorderseitenansicht des geschlossenen O-Ringes
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25:
Querschnitt des Gewindestabes und der Mutter in entsicherter Stellung
gemäß der zweiten
Ausführungsform
entlang der Linie VIII-VIII der 26.
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26:
Seitenansicht des Halbquerschnitts und der Halbansicht des Gewindestabes,
der Mutter in entsicherter Position und des Querschnitts der Klemmhülse gemäß der zweiten
Ausführungsform.
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27:
Vergrößerte Ansicht
einer Schnittstelle: Zahn des Segmentes mit den gerillten Aufnahmeprofilen
des Gewindestabes in entsicherter Position
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28:
Querschnitt des Gewindestabes und der Mutter in entsicherter Position
gemäß der zweiten
Ausführungsform
entlang der Linie IX-IX gemäß 26.
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29:
Vorderseitenansicht des Gewindestabes und der Mutter in gesicherter
Stellung gemäß der zweiten
Ausführungsform.
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30:
Seitenansicht des Halbquerschnitts und der Halbansicht des Gewindestabes
und der Mutter in gesicherter Position gemäß der zweiten Ausführungsform.
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31:
Querschnitt des Gewindestabes und der Mutter in gesicherter Position
gemäß der zweiten
Ausführungsform
entlang der Linie X-X der 30.
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32:
Vergrößerte Ansicht
einer Schnittstelle: Zahn des Segmentes mit gerilltem Aufnahmeprofil
des Gewindestabes in gesicherter Position
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33:
Querschnitt des Gewindestabes und der Mutter in gesicherter Position
gemäß der zweiten
Ausführungsform
entlang der Linie X-X der 30 in
einem Beispiel, bei dem die Zahl der Vertiefungen der Rillen des
Gewindestabes kein Vielfaches der Zahl der Segmente ist.
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Die 34, 35 und 36 sind vergrößerte Ansichten von Schnittstellen:
Zahn des Segmentes mit gerilltem Aufnahmeprofil des Gewindestabes.
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37:
Vorderseitenansicht der Welle und der Mutter in gesicherter Stellung
gemäß der dritten bevorzugten
Ausführungsform.
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38:
Seitenansicht in der Halbansicht und im Halbquerschnitt des Gewindestabes
und der Mutter in gesicherter Position gemäß der dritten Ausführungsform
entlang der Linie XI-XI der 37.
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39:
Vorderseitenansicht des Gewindestabes und der Mutter in entsicherter
Position gemäß der dritten
Ausführungsform.
Die Mutter wird von einem Schlüssel,
der im Querschnitt entlang der Linie XIII-XIII der 40 dargestellt ist, entsichert.
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40:
Seitenansicht des Halbquerschnitts und der Halbansicht des Gewindestabes,
der Mutter in entsicherter Position. Die Mutter gemäß der dritten
Ausführungsform
wird mit einem geschlossenen Schlüssel gelöst. Die Ansicht verläuft entlang
der Linie XII-XII
der 39.
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41:
Vergrößerte Seitenansicht
der Drehachse eines Sicherungselementes, die durch den Querschnitt
der Fase des Innengewindes der Mutter mit dem flachen Grund einer
in die Mutter gefrästen
Radialrille gebildet wird.
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42:
Vorderseitenansicht einer möglichen
Gewindestabausführung
mit über
dem Gewinde verteilten Rillen.
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43:
Seitenansicht einer möglichen
Gewindestabausführung
mit Rillen im Gewinde.
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44:
Querschnitt einer möglichen
Gewindestabausführung
mit Rillen am Ende entlang der Linie XIV-XIV der 45.
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45:
Seitenansicht im Halbquerschnitt und in der Halbansicht einer möglichen,
Gewindestabausführung
mit Rillen am Ende.
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46:
Querschnitt einer möglichen
gelochten Gewindestabausführung
entlang der Linie XV-XV der 47.
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47:
Seitenansicht einer möglichen
gelochten Gewindestabausführung.
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48:
Seitenansicht im Halbquerschnitt und in der Halbansicht der Mutter
in der gesicherten Position auf dem Gewindestab in den beiden bzw. drei
Ausführungsformen.
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Beschreibung mehrerer
bevorzugter Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung
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In der 2 ist
ein Gewindestab 1 zu sehen, auf den eine selbstsichernde
mikrometrische Mutter gemäß der an
dieser Stelle behandelten Erfindung gesetzt wird. Es wird darauf
hingewiesen, dass das Ende des Gewindestabes, auf das die Mutter
laut der vorliegenden Erfindung geschraubt wird, an einer Ausstülpung 2 ein
gerilltes Eingriffsprofil 3 mit Vertiefungen mit geraden
Seitenflächen,
die besonders gut in der 1 dargestellt
werden, aufweist.
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In der 4 ist
die selbstsichernde mikrometrische Mutter in einer ersten Ausführungsform nach
der an dieser Stelle behandelten Erfindung zu sehen. Die obere Hälfte der
Abbildung ist im Querschnitt, die untere Hälfte als Seitenansicht zu sehen.
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Die selbstsichernde mikrometrische
Mutter im Sinne der an dieser Stelle behandelten Erfindung wird
mit der allgemeinen Bezugsnummer 4 versehen. Diese Mutter
umfasst die eigentliche Mutter mit sechseckigem oder andersförmigem Außenprofil
mit einem massiven Körper 5,
der in der Mitte eine Bohrung mit Innengewinde 6 aufweist.
Aus dieser Bohrung setzt sich nach hinten eine Schürze 7 fort,
die eine Einschließung 8 abgrenzt.
Diese Einschließung 8 ist
eine Vertiefung mit einer zylinderförmigen Wand im Innern 9.
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Die Schürze 7 weist eine bestimmte
Zahl – mindestens
eine – radial
verlaufender Rillen 10 auf, die – wie in 3 dargestellt – im gleichen Winkelabstand
voneinander angeordnet sind. In der 4 ist
besonders gut zu sehen, dass diese Rillen über die gesamte Breite der
Schürze 7 eingearbeitet sind
und an der Verbindungsstelle mit dem Mutternkörper 5 mit einem Gewindeauslauf 11 enden.
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Die Schürze 7 umfasst unter
anderem eine kreisrunde Außenrille 12,
die in einem kegelstumpfartigen Außenabschnitt 13 eingearbeitet
ist und von lotrecht zu jeder der Rillen 10 stehenden Öffnungen 14 durchzogen
wird.
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In jeder dieser Rillen 10 wurde
auf vorteilhafte Weise ein Sicherungselement 15 eingelassen,
das klar und deutlich aus der 4 hervortritt.
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Wie unter anderem an der 5 zu bemerken ist, sind
die Sicherungselemente 15, die übrigens allesamt identisch
sind, jeweils mit einer Öffnung 16 nach
außen,
einer Öffnung 18 und
einer Steigung 17 mit dem gleichen Gefälle wie der kegelstumpfe Teil 13 der
Mutter 4 versehen. Außerdem
ist, wie in der 3 dargestellt,
der innere Teil zahnförmig 19.
Das Zahnprofil ist im vorliegenden Fall viereckig.
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Die Sicherungselemente 15 sind,
wie in der 5 dargestellt,
in jede der Rillen 10 eingelassen, so dass die Öffnungen 14 und 18 perfekt
in einer Fluchtlinie liegen und von den in der 7 besser zu sehenden Drehpunkten 20 durchzogen
werden können.
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Die Durchmesser der Öffnungen 14 und 18 sowie
der Drehpunkte 20 sind so ausgelegt, dass die Drehpunkte 20 fest
in den Öffnungen 14 eingeschlossen
sind und die Teile 15 sich an diesen Drehpunkten drehen
können.
Die Spannstifte werden den Anforderungen perfekt gerecht und werden
aus diesem Grunde für
diese Anwendung vorgezogen.
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Auf diese so gebildete Einheit kann
ein Federring – in
diesem Fall ein geschlossener O-Ring 21, der in der 6 dargestellt ist, gesetzt
werden. Dieser O-Federring 21 ist in der kreisrunden Außenrille 12 eingelegt
und schmiegt sich beim Passieren jeder Rille 10 an die Öffnung 16 jeder
der Segmente 15 an.
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Wie in der 8 dargestellt, können die Sicherungselemente 15 unter
dem axialen Druck auf jeden ihrer Scheitelpunkte unabhängig voneinander in
einem Winkel „alpha" um ihren eigenen
Drehpunkt 20 drehen, wenn der O-Federring 21, der sie ständig in
die Ausgangsposition – siehe 4 – rückzuversetzen neigt, eine bestimmte
radiale Gegenkraft „F" auf jedes Sicherungselement
ausübt.
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Es sei ebenfalls darauf hingewiesen,
dass, wie in der 4 dargestellt,
jedes der Sicherungssegmente 15 das Außenprofil der Mutter um den
gleichen Wert „E" überragt und dass jede ihrer
Steigungen 17 perfekt in der Fluchtlinie der Steigung mit
gleichem Gefälle
des kegelstumpfartigen Abschnitts 13 der Mutter 4 liegt.
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Daraus folgt, wie in der 8 zu sehen, dass durch das
einfache Ansetzen und Einrasten des Werkzeuges 22 mit sechseckigem
oder andersförmigem
Profil an der auf diese Weise gebildeten Mutter unweigerlich ein
Eingriff in die Sicherungselemente 15, die das sechseckige
oder andersförmige
Außenprofil
der Mutter 4 um einen Wert „E" überragen,
hervorruft und die Sicherungselemente um einen Winkel „Alpha" um ihren eigenen
Drehpunkt 20 drehen lässt. Die
Folge ist die vollständige
Freisetzung von Zahn 19 des geriffelten Eingriffsprofils 3,
das sehr gut in der 9 zu
sehen ist. Es ist in dem Fall die Rede von einem entsicherten oder
entriegeltem System, das sich frei auf dem Gewindestab drehen kann.
Es ist anhand der 10 festzustellen,
dass unter diesen Umständen
die Feder 21 die Form eines konvexen Vielecks annimmt.
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Im Gegensatz dazu wird – wie in
der 12 zu sehen – durch
das einfache Herausziehen der (nicht gezeigten) Hülse 22 aus
dem System und unter gleichzeitiger Einwirkung des geschlossenen O-Federringes 21 die
Drehung der Sicherungselemente 15 in die entgegengesetzte
Richtung um ihren eigenen Drehpunkt 20 hervorgerufen, mit
der Folge, dass der zahn 19 perfekt in eine der passenden
Vertiefungen des Rillen 3, die in der 14 sehr gut zu sehen sind, greift. Dies
ist das selbstsichernde System, das sich nicht mehr frei auf dem
Gewindestab bewegen kann. Anhand der 13 ist
festzustellen, dass die Feder 21 unter diesen Umständen die
ursprüngliche
kreisrunde Form wieder annimmt.
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Es muss an dieser Stelle hervorgehoben werden,
dass, wenn die Zahl der Vertiefungen der Rillen 3 des Gewindestabes 1 ein
gerades Vielfaches der Zahl der Sicherungsteile 15 ist,
alle Sicherungselemente 15 der Mutter 4 sich in
verriegelter, bzw. gesicherter Position befinden. Diese Sicherungsweise wird „einfache" Sicherung genannt.
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Wenn dies jedoch nicht der Fall ist
und die Zahl der Vertiefungen der Rillen 3 des Gewindestabes 1 kein
gerades Vielfaches der Zahl der Sicherungssegmente 15 ist,
befindet sich mindestens ein Sicherungselement in gesicherter Position.
Die Sicherung wird als „Differentialsicherung" bezeichnet. Sie
erhöht
erheblich die Winkelpräzision
der Sicherung bzw. der Verriegelung. Es ist anhand der 15 festzustellen, dass unter
diesen umständen die
Feder 21 die Form eines konvexen Vielecks annimmt, wobei
einer der Scheitel des Vielecks schräg abgeschnitten bzw. abgestumpft
ist. Dies ist auf den Umstand zurückzuführen, dass die Zähne in den 16 und 17 sich nicht gegenüber einer passenden Vertiefung
in den Eingriffsrillen 3 befinden, wie dies in der 18 der Fall ist. Es ist
in dem Fall die Rede von mikrometrischer positiver Selbstsicherung, bei
der keine freie Drehung am Gewindestab mehr möglich ist.
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In einer zweiten Ausführungsweise
stellt die 20 einen
Gewindestab 23 dar, auf den eine selbstsichernde mikrometrische
Mutter in der zweiten bevorzugten Weise im Rahmen der an dieser
Stelle behandelten Erfindung gesetzt wird. Man bemerke, dass der
Gewindestab 23 im Innern einen geriffelten Abschnitt 24 aufweist.
Das Profil dieses Abschnitts ist ein Profil mit Aufnahmerillen 25,
bei denen die sehr gut in der Abbildung sichtbaren Vertiefungen
sich durch gerade Seitenflächen
kennzeichnen.
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In der 22 ist
die selbstsichernde mikrometrische Mutter in einer bevorzugten zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die obere Hälfte der
Abbildung zeigt einen Querschnitt, während die untere Hälfte eine
Seitenansicht ist.
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Die selbstsichernde mikrometrische
Mutter laut der an dieser Stelle behandelten Erfindung wird allgemein
mit der Zahl 26 gekennzeichnet. Sie umfasst die eigentliche
Mutter mit sechseckigem oder andersförmigem Außenprofil und mit einem massiven
Schaft 27. In der Mitte dieses Schaftes ist ein Innengewinde 28 eingebohrt,
von dem aus sich nach hinten eine Schürze 29 rund um eine
allseitige Einschließung 30 erstreckt.
Die Einschließung 30 ist
ein Hohlraum mit einer zylinderförmigen
Innenwandung 31.
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Die Schürze 29 umfasst ein
Reihe radialer Rillen 32, mindestens eine, die laut der 21 sich im gleichen Winkel
voneinander befinden. In der 22 ist
besonders deutlich zu sehen, dass diese Radialrillen in die gesamte
Dicke der Schürze 29 eingearbeitet
sind und an der Verbindung mit dem Schaft/Rumpf 27 der
Mutter in eine Gewindeluft 33 münden.
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Die Schürze 29 weist darüber hinaus
eine kreisrunde Außenrille 34 auf,
die in einen abgestumpften bzw. schräg abgeschnittenen Außenabschnitt 35 eingearbeitet
ist. Der Außenabschnitt
wird von den Öffnungen 36,
die lotrecht zu jeder Rille 32 eingebohrt wurden, durchzogen.
In jeder dieser Rillen 32 wurde auf vorteilhafte Weise
ein Sicherungssegment 37 – wie deutlich in der 22 zu sehen – angebracht.
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Wie unter anderem anhand der 23 zu bemerken ist, sind
die besagten Sicherungssegmente allesamt identisch und mit einer
nach außen
gerichteten Öffnung 38,
einer Öffnung 40 und
einer Steigung 39 mit dem gleichen Neigungswinkel wie beim schräg abgeschnittenen
Abschnitt 35 der Mutter 26 versehen. Außerdem ist – wie in
der 21 dargestellt wird – ihr innen
liegender Abschnitt zahnförmig 41.
Die Zähne
weisen im dargestellten Fall ein viereckiges Profil auf.
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Die Sicherungselemente 37 sind,
wie in der 23 dargestellt,
in jede der Rillen 32 eingeführt, so dass die Öffnungen 36 und 40 perfekt
miteinander fluchten, so dass sie von den deutlicher in 25 zu sehenden Drehpunkten 42 durchzogen
werden können.
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Die Durchmesser der Öffnungen 36 und 40 sowie
der Drehpunkte 42 sind so ausgelegt, dass die Drehpunkte 42 fest
in den Öffnungen 36 und
den Segmenten 37, die sich auf den Drehpunkten 42 drehen,
eingeschlossen sind. Die Spannstifte in der dargestellten Form erfüllen perfekt
diese Anforderungen und sind aus diesem Grunde vorzuziehen.
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In der auf diese Weise gebildeten
Einheit kann anschließend
ein Federring, der in dem Fall ein geschlossener O-Federring 43 – siehe 24 – ist, eingeführt werden.
Der O-Ring 43 wird in der außen liegenden kreisrunden Rille 34 angesetzt
und schmiegt sich beim Passieren jeder der Rillen 32 in die Öffnung 38 eines
jeden Segmentes 37 an.
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Wie in der 26 dargestellt, können die Sicherungselemente 37 in
diesem Fall unter der Einwirkung eines axialen Drucks auf jeden
ihrer Scheitel unabhängig
in einem Winkel „alpha" um ihren eigenen
Drehpunkt 42 drehen. Dazu ist eine Gegenkraft „F", die vom geschlossenen
O-Federring 43 radial auf jedes Sicherungssegment ausgeübt wird,
erforderlich. Der O-Federring
neigt nämlich
fortwährend dazu,
die Elemente in ihre Ausgangsposition zurückzuversetzen, wie in der 22 zu sehen ist.
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Es sei ebenfalls darauf hingewiesen,
dass, wie in der 22 dargestellt,
jedes der Sicherungssegmente 37 das Außenprofil der Mutter um denselben
Wert „E" überragt und dass jede ihrer
Steigungen 39 perfekt mit der Steigung des kegelstumpfen
Teils 35 der Mutter 26, der die gleiche Neigung
wie die Steigungen 39 aufweist, fluchtet.
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Daraus folgt, wie in der 26 zu sehen, dass durch
das einfache Ansetzen und Einrasten des Werkzeuges 44 mit
sechseckigem oder andersförmigem
Profil an der auf diese Weise gebildeten Mutter unweigerlich ein
Eingriff in die Sicherungselemente 37, die das sechseckige
oder andersförmige
Außenprofil
der Mutter 26 um einen Wert „E" überragen, hervorruft
und die Sicherungselemente um einen Winkel „Alpha" um ihren eigenen Drehpunkt 42 drehen
lässt.
Die Folge ist die vollständige
Freisetzung von Zahn 41 des geriffelten Aufnahmeprofils 25,
das sehr gut in der 27 zu
sehen ist. Es ist in dem Fall die Rede von einem entsicherten oder
entriegeltem System, das sich frei auf dem Gewindestab drehen kann.
Es ist anhand der 28 festzustellen,
dass unter diesen Umständen
die Feder 43 die Form eines konvexen Vielecks annimmt.
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Im Gegensatz dazu wird – wie in
der 30 zu sehen – durch
das einfache Herausziehen der (nicht gezeigten) Hülse 44 aus
dem System und unter gleichzeitiger Einwirkung des geschlossenen O-Federringes 43 die
Drehung der Sicherungselemente 37 in die entgegengesetzte
Richtung um ihren eigenen Drehpunkt 42 hervorgerufen, mit
der Folge, dass der Zahn 41 perfekt in eine passende Vertiefungen
der Aufnahmerillen 25, die in der 32 sehr gut zu sehen sind, greift. Dies
ist das selbstsichernde System, das sich nicht mehr frei auf dem
Gewindestab bewegen kann.
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Anhand der 31 ist festzustellen, dass die Feder 43 unter
diesen Umständen
die ursprüngliche
kreisrunde Form wieder annimmt.
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Wie bereits bei der Beschreibung
der ersten Ausführungsform
hervorgehoben, ist ebenfalls bei dieser zweiten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung zu betonen, dass, wenn die Zahl der Vertiefungen der
Rillen 59 des Gewindestabes 23 ein gerades Vielfaches
der Zahl der Sicherungselemente 37 ist, alle Sicherungselemente
sich in der verriegelten bzw. gesicherten Position befinden und
diese Verriegelung oder Sicherung als „einfache" Verriegelung bzw. Sicherung bezeichnet
wird.
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Wenn dies jedoch nicht der Fall ist
und die Zahl der Vertiefungen der Rillen 59 des Gewindestabes 23 kein
gerades Vielfaches der Zahl der Sicherungssegmente 37 ist,
befindet sich mindestens ein Sicherungssegment in verriegelter/gesicherter
Position. Diese Verriegelungsoder Sicherungsweise wird „Differentialsicherung" genannt. Sie erhöht erheblich die
Winkelpräzision
der Sicherung bzw. der Verriegelung. Es ist anhand der 33 festzustellen, dass unter
diesen Umständen
die Feder 43 die Form eines konvexen Vielecks annimmt,
wobei einer der Scheitel des Vielecks schräg abgeschnitten bzw. abgestumpft ist.
Dies ist auf den Umstand zurückzuführen, dass die
Zähne in
den 34 und 35 sich nicht gegenüber einer
passenden Vertiefung in den Aufnahmerillen 25 befinden,
wie dies in der 36 der
Fall ist. Es ist dann die Rede von. mikrometrischer positiver Selbstsicherung,
bei der keine freie Drehung am Gewindestab mehr möglich ist.
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Eine dritte bevorzugte Ausführungsform
der an dieser Stelle behandelten Erfindung bietet aufgrund der in
der Beschreibung der beiden ersten bevorzugten Ausführungen
der betreffenden Erfindung erwähnten
Funktionsprinzipien die folgenden drei Vorteile: Der erste Vorteil
besteht darin, dass die Drehpunkte 20 und 42 der
Sicherungselemente 15 und 37 aufgehoben werden,
wenn die mechanische Beanspruchung der Segmente 15 und 37 dies
ermöglicht.
Der zweite Vorteil ist die Möglichkeit
der seitlichen Handhabe der Mutter mittels eines geschlossenen Schlüssels, wenn
der axiale Zugang zur Mutter nicht möglich ist. Der dritte Vorteil
ist die Sicherheit und Gewissheit, dass die Mutter in gleich welcher
Position auf dem Gewindestab immer verriegelt bzw. gesichert ist.
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In der 38 ist
bereits am Querschnitt eines der Sicherungssegmente 44 zu
bemerken, dass diese Sicherungselemente allesamt eine Öffnung 46 aufweisen,
in der ein kreisrunder Federring oder ein geschlossener O-Federring 45 einliegt.
Außerdem weisen
die Sicherungselemente 44 ebenfalls an ihrer Vorderseite
ein konkave Kante 47 auf, die durch das Aneinanderstoßen der ebenen
Abschnitte 48 und 49 der Vorderseite gebildet
wird. Diese konkave Kante 47 dient zur Aufnahme einer konvexen
Kante, die durch das Aneinanderstoßen des ebenen Abschnitts 51 und
des konischen Abschnitts 52 der Mutter gebildet wird. Der
konische Abschnitt 52 nimmt die Form einer kreisrunden
Fase am Ausgang des Gewindes 53 der Mutter 54 an.
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Durch die Verbindung der Kanten 47 und 50 können die
Sicherungselemente 44 sich frei und unabhängig voneinander
drehen, jedes in seiner radialen Rille 55 der Mutter, in
einem Winkel „beta" rund um die konvexen
Kanten 50, die in dem Fall die eigentlichen Drehachsen
der Sicherungselemente 44 bilden.
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Anhand der 40 ist zu bemerken, dass wie bei den
ersten Ausführungsformen,
die bei der an dieser Stelle behandelten Erfindung bevorzugt werden,
das Ansetzen und Einrasten eines geschlossenen Schlüssels 5b an
der Mutter 54 unweigerlich dazu führt, dass die Sicherungselemente 44 sich
im Innenprofil 57 des Schlüssels verhaken und so die Drehung
aller Sicherungselemente 44 in einem Winkel „beta" rund um ihre eigene
konvexe Kante 50 bewirkt. Dies führt dazu, dass – wie in
der 39 zu sehen – jeder
der Zähne
der Sicherungselemente 44 aus den Rillen 59 des
Gewindestabes 60 gelöst
wird, so dass die Mutter 54 radial angezogen oder gelöst werden
kann.
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Eine Nebenerscheinung ist, dass – wie in
der 38 dargestellt – durch
das einfache Abziehen des geschlossenen Schlüssels 56 von der Mutter 54 die
Segmente 44 gelöst
werden. Diese Segmente sind der Kraft „F" des Federringes oder des O-Ringes 45 unterworfen
und drehen unter Einwirkung dieser Kraft „F" in die entgegengesetzte Richtung rund
um ihre eigene konvexe Kante 50 in einem Winkel „beta". Dabei rastet mindestens
einer ihrer Zähne 58 in
einer der Vertiefungen 60 der Rillen 59 ein, wie
in der
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37 zu
sehen, und verriegelt auf diese Weise die Mutter auf positive und
mikrometrisch genaue Weise. Darüber
hinaus ist der Winkel zwischen den Zähnen – der Winkel „Gamma" – so ausgelegt und abgemessen,
dass in jedem Winkel der Mutter auf dem Gewindestab mindestens ein
Sicherungselement in gesicherter Position ist, so dass die Mutter jederzeit
und in jeder Position auf dem Gewindestab perfekt verriegelt ist.
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Es ist zu bemerken, dass in den drei
bevorzugten Ausführungsformen
der an der Stelle behandelten Erfindung die Drehachsen (20)(42)(50)
entweder durch einen Zapfen, einen Spannstift (20)(42) oder
eine Kante (50) gebildet sind.
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Es wird des weiteren darauf hingewiesen, wie
dies bereits in der Beschreibung der ersten bevorzugten Ausführungsform
der an dieser Stelle behandelten Erfindung erfolgt ist, dass die
Eingriffsrillen 3 sich an einem Überwurf 2 des Gewindestabes 1 befinden,
wie in den 1 und 2 zu sehen. Dies ist nicht
die einzige Möglichkeit,
und man kann sich vorstellen, das es weitere Möglichkeiten für die Rillen 63 geben
kann. Diese Rillen sind direkt am Gewinde 64 des Gewindestabes
angebracht – siehe
die 42 und 43. Daneben gibt es die Rillen 65 am
Ende des Gewindestabes, die – wie
in den 44 und 45 dargestellt – radial
eingefräst
sind, oder ferner die Rillen 67 am Eingang des Gewindestabes,
die durch die Fenstereinschnitte 68 in die Dicke des Stabs
hergestellt werden, wie an den 46 und 47 zu sehen.